磁共振图像信号.

南阳医学高等专科学校教案

第七节磁共振信号的空间定位

第七节磁共振信号的空间定位在前面的章节我们已经知道，对于二维MR成像来说，接收线圈采集的MR信号含有全层的信息，我们必须对MR信号进行空间定位编码，让采集到MR信号中带有空间定位信息，通过数学转换解码，就可以将MR信号分配到各个像素中。MR信号的空间定位包括层面和层厚的选择、频率编码、相位编码。MR信号的空间定位编码是由梯度场来完成的，我们将以头颅横断面为例介绍MR信号的空间定位。一、层面的选择和层厚的决定我们通过控制层面选择梯度场和射频脉冲来完成MR图像层面和层厚的选择。以1.5 T 磁共振仪为例，在1.5 T的场强下，质子的进动频率约为64MHZ。图15所示为人头正面像，我们将进行横断面扫描，要进行层面的选择，必须在上下方向（即Z轴方向）上施加一个梯度场，Z轴梯度线圈中点位置（G0）由于磁场强度仍为1.5 T，因而该水平质子的进动频率保持在64MHZ。从G0向头侧磁场强度逐渐降低，因而质子进动频率逐渐变慢，头顶部组织内质子的进动频率最低；从G0向足侧磁场强度逐渐增高，则质子进动频率逐渐加快，下颌部最高。单位长度内质子进动频率差别的大小与施加的梯度场强度有关，施加梯度场强越大，单位长度内质子进动频率的差别越大。如果我们施加的梯度场造成质子进动频率的差别为1MHZ/cm，而我们所用的射频脉冲的频率为63.5 64.5MHZ，那么被激发的层面的位置（层中心）就在Z轴梯度线圈中点（G0），层厚为1cm，即层厚范围包括了Z轴梯度线圈中点上下各0.5cm的范围（图15a）。 G0 c d 图15 层面和层厚选择示意图图中横实线表示层中心位置；两条虚横线之间距离表示层厚。图a示梯度场强造成的质子进动频率差别1 MHZ/cm，射频脉冲的频率范围为63.4-64.5 MHZ，则层中心在梯度场中点（G0），层厚1 cm；图b示梯度场保持不变，射频脉冲的频率范围为64.5-65.5 MHZ，则层厚保持1 cm，

第二届动物磁共振脑影像数据处理班

第二届动物磁共振脑影像数据处理班思影科技有限公司将于2018年10月10日--2018年10月14日(周三-周日)举办第二届动物磁共振脑影像数据处理班（详见课表安排）。 1、培训简介近年来，世界各国都颁布了各自的脑科学计划，旨在探究大脑运作的神经机制，以推动神经、精神疾病临床、人工智能等领域的发展。运用功能、DTI等磁共振成像技术，各国研究者已取得了广泛成就，顶级期刊上磁共振脑成像相关研究也屡见不鲜。人类磁共振研究虽占据主流，然而一些特殊工作只适合动物研究，因此，针对啮齿类、以及一些非人灵长类动物的研究得到了重视。目前，结合基因、光遗传等技术，基于动物模型的磁共振成像已在抑郁症、卒中、疼痛、老年退行性疾病等领域取得进展，为推动脑科学研究的发展起到了极大的作用。动物磁共振研究和人类具有差异，如脑结构的不同等等，因而数据分析成为了啮齿类动物磁共振脑影像研究者们的难题。为此，思影科技拟举办动物磁共振脑影像数据处理培训班，欢迎致力于动物磁共振脑影像的研究者参加，希望通过此次培训，熟练掌握数据处理技能，为开展的研究项目助力。 2、培训对象本次培训班面向的对象是一些希望利用动物磁共振脑影像进行科研的医生、研究人员等，培训班实行小班教学，授课、操作、指导及问题解决一体化，最终努力使参会学员达到能够独立进行数据处理的目的。培训内容主要包括：MATLAB/Linux基础、Rat fMRI数据处理、Rat脑功能指标计算及其统计分析、Rat VBM分析、Rat DTI数据处理和基于ROI的脑影像分析、Rat概率性纤维束追踪等。注：如方便，请于会议开始前一天到达会场（9:00-21:00）熟悉场地及安装软件、拷贝资料等事宜。 3、课程安排

磁共振介绍

一、简介磁共振扫描仪（MRI）是利用磁振造影的原理，将人体置于强大均匀的静磁场中，透过特定的无线电波脉冲来改变区域磁场，借此激发人体组织内的氢原子核产生共振现象，而发生磁矩变化讯号。因为身体中有不同的组织及成份，性质也各异，所以会产生大小不同的讯号，再经由计算机运算及变换为影像，将人体的剖面组织构造及病灶呈现为各种切面的断层影像。MRI的成像原理不同于X线检查及核医学检查，不依靠射线穿透人体成像，因而避免了射线辐射对人体的损害，属于无创性检查。 MRI的软组织分辨力高于CT，可以很好地区分脑的灰、白质，前列腺的外周带与中央带，子宫的内膜层与肌层等，并可使关节软骨、肌肉、韧带、椎间盘、半月板等直接显影。 MRI具有任意方位断层的能力，可在患者体位不变的情况下行横断位、矢状位、冠状位及任意角度断层扫描，无观察死角，显示病变全面、立体，可为诊断提供更多的信息。 MRI无需造影剂就可使心血管系统清楚显影，可与DSA（数字减影血管造影）媲美。免除了患者在插管和静脉注射造影剂时所承担的痛苦和危险。 MRI无骨性伪影，对于脑后颅窝的病变，CT常因有骨性伪影干扰而影响观察，MRI则无此忧虑，图像质量和对病变的诊断显著优于CT。基于MRI的上述优点，MRI特别适合于中枢神经系统、心血管系统、关节软组织、盆腔脏器等病变的检查，对于头颈部、纵隔、腹腔实性脏器的检查也很优越。磁共振成像MRI的优点： 1、软组织分辨率高，明显优于CT。 2、成像参数多，图像变化多，提供信息量大。 3、可以多轴面直接成像，病变定位准确。 4、磁共振频谱（MRS）还可以反映组织的生化改变，弥散成像（Diffision）可反映水分子布郎运动。 5、磁共振血管成像（MRA）可不用造影剂直接显示血管的影像，磁共振水成像（MRCP、 MRU、MRM）可不用造影剂显示胆管、输尿管、椎管。 6、可直接显示心肌和心腔各房室的情况。 7、颅底无骨伪影。 8、对人体无放射损伤。缺点: 1．和CT一样，MRI也是影像诊断，很多病变单凭MRI仍难以确诊，不像内窥镜可同时获得影像和病理两方面的诊断； 2．对肺部的检查不优于X线或CT检查，对肝脏、胰腺、肾上腺、前列腺的检查不比CT优越，但费用要高昂得多； 3．对胃肠道的病变不如内窥镜检查； 4．体内留有金属物品者不宜接受MRI。 5. 危重病人不能做 6. 妊娠3个月内的 7. 带有心脏起搏器的

颅内血肿磁共振信号变化(附图)

颅内血肿磁共振信号变化脑出血后血肿的病理演变过程为：红细胞悬液－血液浓缩－血凝块形成和收缩－红细胞溶解－低蛋白血肿液。血肿内血红蛋白的演变过程为：氧和血红蛋白（ＨＢ０２）－脱氧血红蛋白（ＤＨＢ）－高铁血红蛋白（ＭＨＢ）－含铁血黄素（Ｈ－Ｓ），其中可出现互相重叠现象。根据脑血肿的病理及血红蛋白变化规律，将脑血肿大致分为５个阶段：超急性期（<２４小时），急性期（１－３天），亚急性早期（４－７天），亚急性晚期（８－１４天）和慢性期（>２周）。各期脑血肿的病理生化演变ＭＲ信号表现规律为： ①超急性期，血肿初为红细胞悬液，逐渐浓缩而凝聚，红细胞内同时含有ＨＢ０２和ＤＨＢ，但以ＤＨＢ为多，Ｔ１加权像上呈等或略高信号，Ｔ２加权像呈高信号（血肿内主要为完整红细胞内的含氧血红蛋白(HBO2)，HBO2基本上属于非顺磁性物质。该期血肿的信号主要由血红蛋白的浓度决定：出血初2～3h相当于全血，蛋白浓度较低，MRI表现为长T1和长T2信号；出血3～12h血浆渐吸收，蛋白浓度增高，产生短T1效应，MRI表现为略短T1长T2信号；出血12～24h，血浆进一步吸收，血肿的T1、T2值接近于正常脑组织，MRI可表现为等T1、等T2信号改变） ②急性期，血凝块形成和收缩，红细胞内ＤＨＢ占大多数（７２．９％），同时有少量ＭＨＢ形成，Ｔ１加权像呈等或高信号，Ｔ２加权像呈低信号（或部分高信号）（血肿主要由完整细胞内脱氧血红蛋白(DHB)组成，DHB具有顺磁性，但不具有PEDD PRE效应，由于完整红细胞内DHB分布不均匀，可引起T2PRE效应，从而使T2缩短，这种效应与外加磁场的平方成正比，所以该期血肿在高场强MRI 中T2WI呈明显低信号，在低场强的MRI中可不呈低信号。由于氢质子密度、蛋白浓度及受损组织氧分压等因素影响，使低场强MRI中的脑血肿T2WI表现多样。）③亚急性早期，血凝块中有部分红细胞溶解，ＭＨＢ含量增多，Ｔ１加权像呈等或高信号，Ｔ２加权像呈低信号或高信号。（出血第4～5天，血肿除完整红细胞内DHB外，还有一部分转化为完整红细胞内的正铁血红蛋白(MHB)，由于MHB 在红细胞内分布不均匀，可同时产生PEDD PRE效应和T2 PRE效应，高场强MRI表现为短T1短T2信号，同样由于低场强MR T2PRE效应不明显，T2WI低信号可不明显。） ④亚急性晚期，大部分已溶血（红细胞破裂），ＭＨＢ含量高达９０％，Ｔ１和Ｔ２加权像均呈高信号。（第6～8天红细胞开始破坏、溶解，血肿内由游离未稀释的MHB组成，由于MHB分布均匀，T2PRE效应消失，MHB具有短T1长T2作用，故T1WI和T2WI均呈高信号，高信号由周边开始逐渐向中心发展，高信号充填血肿所需时间与血肿大小有关） ⑤慢性期，完全溶血，晚期形成低蛋白囊腔，并有吞噬Ｈ－Ｓ的吞噬细胞沉积在血肿壁上，Ｔ１和Ｔ２加权像均呈高信号，其周围见Ｈ－Ｓ低信号环影。（出血2周以上，红细胞均已溶解，由稀释的游离MHB组成，在所有序列均呈高信号，此期含铁血黄素出现沉积，再一次引起沉积处磁化率差异，使T2明显缩短，T2WI 上血肿与周围水肿间出现低信号环。这种作用同样受外磁场强度的影响，低场强MRI含铁血黄素的低信号环相对不明显。）注：该期血肿周边水肿逐渐减轻。以后随着血肿的进一步发展，慢性血肿最终有

磁共振图像后处理算法设计

地理与生物信息学院 2012/ 2013 学年第二学期实验报告课程名称：医学成像技术实验名称：磁共振图像后处理算法设计班级学号: B10090405 学生姓名: 陈洁指导教师: 戴修斌日期：2013 年 5 月

一、实验题目：磁共振图像后处理算法设计二、实验内容： 1．对图像进行去除噪声操作； 2．对图像进行灰度变换操作；三、实验目的： 1.加强下同学们实际的动手编程能力； 2.重在体验和过程；四、实验过程：实验1：对图像进行去除噪声操作： 1．操作步骤： 1) 对图像加入高斯噪声 2) 使用中值滤波对图像进行去噪处理 3) 模板尺寸设为5×5，也可自己设定 4) 图像边缘缺失部分使用对称方法补足 51141671 81 91 71819151141611 21 31 1121311121511471 81 71 51113121161481 311691 91 1471 81 51718171 51711481 91 1691811691 91

2．算法实现流程： 1) 读入图像函数：imread()，中值滤波函数：medfilt2()；实验2：对图像进行灰度变换操作 1．操作步骤： 1) 原图像灰度范围[50 150]内的像素灰度值转成[10 250]范围； 2) 原图像灰度范围[50 150]内的像素灰度值转成[20 200]范围； 2.算法实现流程：源代码： clear;clc; iptsetpref('ImshowBorder','tight'); I = imread('C:\Documents and Settings\nupt\桌面\4.bmp'); J = imnoise(I,'gaussian',0.02,0.02); K = medfilt2(J,[5,5]); figure,imshow(I),title('原图'); figure,imshow(J),title('高斯噪声'); figure,imshow(K),title('中值滤波'); f (x , y ) a m b n g (x , y ) ?? ?? ???>≤≤+---<=b y x f n b y x f a m a y x f a b m n a y x f m y x g ),( ),( ]),([),( ),(

磁共振的基本原理

磁共振基本原理磁共振成像的依据是与人体生理、生化有关的人体组织密度对核磁共振的反映不同。要理解这个问题，就必须知道核磁共振和核磁共振的特性。一、核磁共振与核磁共振吸收的宏观描述由力学中可知，发生共振的条件有二: 一是必须满足频率条件，二是要满足位相条件。原子核是自旋的，它绕某个轴旋转（颇像个陀螺）。旋转时产生一定的微弱磁场和磁矩。将自旋的原子核放在一个均匀的静磁场中，受磁场作用，原子核的自旋轴会被强制定向，或与磁场方向相同，或与磁场方向相反。重新定向的过程中，原子核的自旋轴将类似旋转陀螺般的发生进动。不同类的原子核有不同的进动性质，这种性质就是旋转比（非零自旋的核具有特定的旋转比），用γ表示。进动的角频率ω一方面同旋转比有关；另一方面同静磁场的磁场强度 B 有关。其关系有拉莫尔（Larmor）公式（ω又称拉莫尔频率） : ω=γ·B (6-1) 静磁场中的原子核自旋时形成一定的微弱势能。当一个频率也为ω的交变电磁场作用到自旋的原子核时，自旋轴被强制倾倒，并带有较强的势能；当交变电磁场消除后，原子核的自旋轴将向原先的方向进动，并释放其势能。这种现象就是核磁共振现象（换言之，当电磁辐射的圆频率和外磁场满足拉莫尔公式时，原子核就对电磁辐射发生共振吸收），这一过程也称为弛豫过程，释放势能所产生的电压信号就是核磁共振信号．也被称为衰减信号（FID）。显然，核磁共振信号是一频率为ω的交变信号，其幅度随进动过程的减小而衰减。图6-1表示几种原子核的共振频率与磁场强度的关系。这些频率是在电磁波谱的频带之内，这样的频率大大低于 X 线的频率，甚至低于可见光的频率。可见它是无能力破坏生物系统的分子的。在实际情况下，由于所研究的对象都是由大量原子核组成的组合体，因此在转入讨论大量原子核在磁场中的集体行为时，有必要引人一个反映系统磁化程度的物理量来描述核系统的宏观特性及其运动规律。这个物理量叫静磁化强度矢量，用 M表示。由大量原子核组成的系统，相当于一大堆小磁铁，在无外界磁场时，原子核磁矩μ的方向是随机的，系统的总磁矩矢量为（6-2）如果在系统的 Z 轴方向外加一个强静磁场B。，原子核磁矩受到外磁场的作用，在自身转动的同时又以 B。为轴进动，核磁矩取平行于 BO 的方向。按照波尔兹曼分布，在平衡状态下，处于不同能级的原子核数目不相等，使得原子核磁矩不能完全互相抵消，从而有（6-3）此时可以说系统被磁化了，可见 M 是量度原子核系统被磁化程度的量，是表示单位体积中全部原子核磁矩的矢量和。图6-1几种原子核的共振频率与磁场强度的关系 1

MRI数据预处理流程资料讲解

数据处理基本流程由于MRI是断层扫描，耗费时间较长，患者在进行MRI扫描的时候不可避免的会头部挪动，导致照射出来的图像不能一一映射；不同人的头颅，脑部大小，形状都会有所差异，获得的MRI图像也千差万别，无法对其进行对比。所以我们就必须用一种算法将所有的MRI图像进行空间转换到一个比较标准的空间（目前使用较多的是被神经学家广泛认可的Talairach坐标系）将各个解剖结构一一对应后，再与标准化图谱或者不同个体之间相互比较（目前使用的是Talairach-Tournoux图谱）本文使用的是SPM软件和MRIcro软件处理图像数据，将MRI图像进行数据分析。数据分析的基本流程：（1）数据预处理：○1图像格式转换○2slice timing获取时间校正○3realign头动校正○4Coregister不同成像方法间的图像融合○5nomalize 不同被试之间的图像标准化(归一化）○6smooth空间平滑《2 3 4统称图像的空间变换》（2）模型构建与参数估计：○:1建立统计模型○2将数据应用于统计模型○3进行参数统计得到单个被试的结果，多个被试的组分析数据预处理 SPM是一款以MATLAB为平台的软件，所以使用SPM前一定要安装MATLAB。打开MATLAB软件，界面如下：

1.图像格式转换。在进行数据预处理第一步要先将图像格式转换成SPM可以识别的ANALYZE格式。转换之前先将原始数据放在MATLAB下面的mri image文件夹下，将路径设置成D：\MATLAB\work\mri image\ 设置过程如下：点击红色方块所指的按钮，在弹出的窗口中选择工作路径，按确定按钮即可。设置完工作路径后，利用如下方法，将SPM2及其所有子文件夹添加到MATLAB的搜索途径中（1.点击file按钮，在下拉菜单选择set path2.在弹出的路径设置窗口点击"Add Folder"浏览并选择目标文件夹，eg:D:\spm2\3.点击save按钮4.点击close按钮,完成添加）在打开SPM之前，应先确定默认变量的设置是否准确，具体做法如下：1.在matlab命令窗口输入“edit spm_defaults"打开spm_defaults.m文件2.查看defaults.analyze.flip条目，确认defaults.analyze.fip值是否为1，若不是，改成1 打开SPM：在matlab命令窗口输入“spm"回车后出现下面窗口，按黄色长方形覆盖的按钮，方可打开SPM软件（或者直接输入spm fmri即可打开）

MRI也就是核磁共振成像

MRI也就是核磁共振成像，英文全称是：nuclear magnetic resonance imaging，之所以后来不称为核磁共振而改称磁共振，是因为日本科学家提出其国家备受核武器伤害，为表示尊重，就把核字去掉了。核磁共振是一种物理现象，作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域，到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆，把它称为核磁共振成像术(MR)。 MR是一种生物磁自旋成像技术，它是利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激后产生信号，用探测器检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。 MR提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术，而且不同于已有的成像术，因此，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像，不会产生CT检测中的伪影；不需注射造影剂；无电离辐射，对机体没有不良影响。MR对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效，同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。 MR也存在不足之处。它的空间分辨率不及CT，带有心脏起搏器的患者或有某些金属异物的部位不能作MR的检查，另外价格比较昂贵。磁共振成像是断层成像的一种，它利用磁共振现象从人体中获得电磁信号,并重建出人体信息。1946年斯坦福大学的Flelix Bloch和哈佛大学的Edward Purcell各自独立的发现了核磁共振现象。磁共振成像技术正是基于这一物理现象。1972年Paul Lauterbur 发展了一套对核磁共振信号进行空间编码的方法，这种方法可以重建出人体图像。磁共振成像技术与其它断层成像技术（如CT）有一些共同点，比如它们都可以显示某种物理量（如密度）在空间中的分布；同时也有它自身的特色，磁共振成像可以得到任何方向的断层图像，三维体图像，甚至可以得到空间－波谱分布的四维图像。

SCMR心脏磁共振参数定量技术专家共识解读(最全版)

SCMR心脏磁共振参数定量技术专家共识解读（最全版）心血管磁共振成像(cardiovascular magnetic resonance imaging，CMR)凭借其无创、无电磁辐射及多参数、多平面、多序列成像的优势，一次扫描即可完成对心脏的结构、功能、血流灌注及组织特征的评估，其临床应用价值受到越来越多的重视。但目前常规的成像技术多为定性或半定量技术，局限于评估心肌局灶性病变，而对病变范围广泛的弥漫性病变以及早期微小病变则有很大的局限性[1]。近年来蓬勃发展的参数定量技术则有效弥补了这一不足[2]。 T1、T2是组织的固有属性，分别代表组织的纵向及横向弛豫时间。细胞外间质容积分数(extracellular volume fraction，ECV)，是指细胞外间质容积占整个心肌容积的百分比。理论上，正常心肌组织在相同条件下具有固定的T1、T2及ECV值，在疾病状态下，心肌细胞和(或)细胞间质出现病理改变，这些数值亦会随之改变。因此通过测量心肌组织的T1、T2及EDV值即可动态分析心肌组织成分的改变，直接反映其病理生理状态，为疾病早期诊断及疗效评估提供更精确的依据。磁共振参数定量技术(T1和T2 mapping、ECV)首次实现了对心肌组织T1、T2及ECV值的在体定量，将心脏病学带入一个崭新的前沿。与现有的半定量技术(T1WI、T2WI、钆对比剂延迟强化等)不同，这些参数定量技术无需正常心肌组织做对照，不仅可以评估心肌局灶性病变，还可以评估早期微小病变及心肌弥散性病变，应用前景广阔。为充分开发其潜力，早在2013年由欧洲心脏病协会首次颁布了心血管磁共振T1 mapping的

磁共振操作讲解

4.25 8:30 核磁共振室 1.简单讲述操作界面。 2.讲述skyra添加的特有静音序列，针对小孩及对噪音敏感的人。 3.头部各扫描序列的操作流程及注意事项。（平扫） 4.演示下肢血管的操作流程。（平扫） 5.3T出现ASR值高时的常规处理方法。 6.演示高清弥散与常规弥散的图像区别。 7.演示全脊柱的拼接及操作流程。（平扫） 8.演示心肌序列的常规扫描及注意事项。（平扫） 9.演示髋关节序列的常规操作。（平扫） 10.简单讲述脑脊液流速的操作序列及注意事项。（后处理未讲解） 11.简单提及面部神经与血管所使用的序列。（平扫） 4.26 9:00 核磁共振室 1.演示上肢部序列的常规操作流程及注意事项。（平扫） 2.演示Neck-soft常规扫描流程。（平扫） 3.多部位同时操作时常规注意事项。 4.自由操作头部及血管的常规扫描。 4.27 9:00 核磁共振室 1.演示膝关节扫描的常规流程及注意事项。（平扫）附带介绍下 T1...T2 Mapping的简单操作及应用。（非重点）

2.演示女性盆腔序列的常规操作流程。（平扫）在工程师指导下对女性盆腔进行手动操作演练。 3.演示髋关节序列常规操作序列的流程。（平扫）在工程师指导下常规练习。 4.演示腕关节专用线圈的使用及注意事项，常规序列扫描流程。（平扫） 5.演示踝关节专用线圈的使用，注意事项及常规序列扫描流程。（平扫） 4.28 9:00 核磁共振室 1.演示脑脊液流速序列的操作。 2.演示臂丛神经的常规操作序列及注意事项。（平扫） 3.演示泌尿系常规操作序列。（平扫） 4.演示Bold序列的使用方法。 5.演示肩关节的常规扫描及注意事项。（平扫） 4.29 9:00 核磁共振室 1.演示MRCP的常规操作流程及注意事项，并温故上肢部的序列扫描。 2.简述内牙序列的常规操作。 3.腹部及踝关节序列的指导下扫描训练。 4.演示PET-L2ke序列的扫描。（高压注射器下午安装）

磁共振基础解读

第二章(物理学原理)第1-4节(物质基础-核磁弛豫) 地球表面带有电荷并自旋-------形成电流环路------产生感应磁场（地磁）。磁性原子核特性：以一定的频率自旋，由于表面带有正电荷，即形成电流回路，从而产生磁化矢量。我们把这种带有正电荷的磁性原子核自旋产生的磁场称为（核磁）。但并非所有原子核均能自旋而产生核磁，即并非所有的原子核都为磁性原子核，条件就是中子数和质子数至少有一项是奇数。一般指的磁共振图像即为1H的磁共振图像。原因是氢质子1、在人体中的摩尔浓度最高，是人体中最多的原子核；2、磁化率最高； 3、存在于各种组织中，具有生物代表性。但并非所有的氢质子都能产生MRI信号。常规MRI的信号主要来源于水分子中的氢质子（简称水质子），部分组织的信号也可来源于脂肪中的氢质子（简称脂质子）。人体中的水分子可以分为自由水和结合水。所谓结合水是指蛋白质大分子周围水化层中的水分子，这些水分子粘附于蛋白质大分子部分基团上，与蛋白质大分子不同程度的结合在一起，因此被称为结合水，其自由运动将受到限制。自由水和结合水在人体组织中可以互换，处于动态平衡。由于化学位移效应，不同分子中的氢质子进动频率存在差别，蛋白质大分子中氢质子的进动频率大多偏离MRI的中心

频率（自由水的进动频率），一般情况下不能被射频脉冲激发，因此不能产生信号。由于自由运动受到限制，蛋白质和结合水的T2值都很短，一般<1ms，常规MRI采集回波信号至少需要数毫秒，还没有来得及采集回波信号，蛋白质和结合水的信号已经全部衰减。因此即便蛋白质和结合水中的氢质子被射频脉冲激发，也不能产生 MRI信号。因此，对于不含脂肪的组织，其MRI信号的直接来源就是自由水；结合水和蛋白质都不能直接产生信号，但结合水和蛋白质可以影响自由水的弛豫，也可通过磁化传递效应，最后也会影响到组织的信号强度。进入主磁场后处于低能级的氢质子仅比处于高能级的氢质子多出数个ppm（百万分之一），而磁共振成像利用的就是多出来的这少部分氢质子，因此实际上磁共振信号是非常弱的。进入主磁场后低能级氢质子比高能级氢质子多出的量受到温度和主磁场强度的影响。当处于绝对温度时，所有质子的小核磁均与主磁场方向相同，随着温度的升高，处于低能级比处于高能级多出的氢质子将减少。对于人体组织来说，温度相对恒定，因此，处于低能级比高能级多出的氢质子的量主要受主磁场强度的影响，随着主磁场强度升高，多出的氢质子量将几乎成比例增加，磁共振成像时可以利用的有效氢质子就增多，磁共振信号将增高，这就是高场强磁共振图像信噪比之所以比较高的原因。

医学影像技术的后处理及在临床医学中的应用

医学影像的后处理及在临床应用中的技术研究技术报告医学影像的后处理及在临床应用中的技术研究课题组二Ο一三年十一月三十日 1 2012年3月至2013年7月，县人民医院、县精神病防治院联合在县第一人民医院开展了“医学影像的后处理及在临床应用中的技术研究”课题，经充分调查和认证，各种医学影像处理增强方法都有其优缺点，必须从成像目的、影像的特点和各种增强方法的自身特性出发，选择合适的增强方法，课题研究主要技术要点如下。一.调查论证医学影像技术是现代医学中重要的组成部分，并且已经成为医学技术中发展最快的领域之一。它主要包括医学成像显示技术、医学图像分析处理技术和医学图像压缩传输技术三个主要方向。它的主要作用是：采集病人身体病变部位的信息并存储为相应的图像，通过对这些图像信息作进一步的分析、诊断来更加清晰、详细地获得和掌握病人的病情，从而可以更好地

对病人开展进一步的治疗。保留的图像信息还可以作为日后诊断的参考。现代医学影像技术也已经使得远程医疗成为可能，极大地方便了病人和医生的沟通。二、对比试验传统的医学成像技术是以物理学和现代电子计算机技术为基础的，就成像机理而论主要包括：投影X 射线成像、X 射线计算机断层成像、超声成像、放射性核素、磁共振成像、红外线成像等。随着计算机技术的进一步发展，基于全息摄影的三维成 2 像技术也得到日益广泛的应用，从而进一步提升了医学诊断技术的清晰性和准确性。以数字图像处理技术和计算机技术为依托，医学图像的分析和处理是医学影像技术中极为重要的一个环节，它是使医生获得病人病情可靠信息的重要保证，也是医生开展进一步治疗的必要条件。它对医学图像的分析处理主要包括：图像的预处理、特征提取、图像分割、图像配准、图像融合、纹理分析和伪彩色处理等。图像的压缩传输技术

图像处理在医学上的应用

数字图像处理在医学上的应用徐胜632081101020 控制理论与控制工程摘要: 本文介绍了数字图像处理技术在医学中的应用。并且举例采用显微光学放大系统及CCD数字图像采集系统拍摄人体微血管图像在对采集的图像进行二值化。图像处理技术也是医学影像学的重要组成部分，在人体信息可视化的基础上,进一步分析、识别、分割、理解、分类等,以便医生更加直观利用信息做出临床诊断。在医学教学、研究中具有广阔的应用价值。关键词: 数字图像处理; 二值化; CCD数字图像采集; 1 引言自伦琴1895年发现X射线以来,在医学领域可以用图像的形式揭示更多有用的医学信息,医学的诊断方式也发生了巨大的变化。随着科学技术的不断发展,现代医学已越来越离不开医学图像的信息处理, 医学图像在临床诊断、教学科研等方面有重要的作用。目前的医学图像主要包括CT (计算机断层扫描) 图像、MRI( 核磁共振)图像、B超扫描图像、数字X 光机图像、X 射线透视图像、各种电子内窥镜图像、显微镜下病理切片图像等。但是由于医学成像设备的成像机理、获取条件和显示设备等因素的限制, 使得人眼对某些图像很难直接做出准确的判断。计算机技术的应用可以改变这种状况，通过图像变换和增强技术来改善图像的清晰度, 突出重要的内容，抑制不重要的内容,以适应人眼的观察和机器的自动分析，这无疑大大提高了医生临床诊断的准确性和正确性。数字图像处理的基本方法就是图像复原与图像增强。图像复原就是尽可能恢复原始图像的信息量,尽量保真。数字化的一个基本特征是它所固有的噪声。噪声可视为围绕真实值的随机波动, 是降低图像质量的主要因素。图像复原的一个基本问题就是消除噪声。图像增强就是通过利用人的视觉系统的生理特性更好地分辨图像细节。与其他领域的应用相比较，医学影像等卫生领域信息更具独特性，医学图像较普通图像纹理更多，分辨率更高，相关性更大，存储空间要更大，并且为严格确保临床应用的可靠性，其压缩、分割等图像预处理、图像分析及图像理解等要求更高。医学图像处理跨计算机、数学、图形学、医学等多学科研究领域，医学图像处理技术包括图像变换、图像压缩、图像增强、图像平滑、边缘锐化、图像分割、图像识别、图像融合等等。在此联系数字图像处理的相关理论知识和步骤设计规划系统采集和处理的具体流程同时充分考虑到图像采集设备的拍摄效果以及最终处理结果的准确性，例举了基于图像处理技术的人体手指甲襞处微血管管袢直径的测量方法。 2人体微血管显微图像的采集人体微血管显微图像的采集采用了如图1所示的显微光学系统和图像采集系统主要由透镜模组滤镜模组光源系统电荷耦合器件以及图像采集卡等构成。

MRI数据预处理流程

MRI数据处理基本流程由于MRI是断层扫描，耗费时间较长，患者在进行MRI扫描的时候不可避免的会头部挪动，导致照射出来的图像不能一一映射；不同人的头颅，脑部大小，形状都会有所差异，获得的MRI图像也千差万别，无法对其进行对比。所以我们就必须用一种算法将所有的MRI图像进行空间转换到一个比较标准的空间（目前使用较多的是被神经学家广泛认可的Talairach坐标系）将各个解剖结构一一对应后，再与标准化图谱或者不同个体之间相互比较（目前使用的是Talairach-Tournoux图谱）本文使用的是SPM软件和MRIcro软件处理图像数据，将MRI图像进行数据分析。数据分析的基本流程：（1）数据预处理：○1图像格式转换○2slice timing获取时间校正○3realign头动校正○4Coregister不同成像方法间的图像融合○5nomalize 不同被试之间的图像标准化(归一化）○6smooth空间平滑《2 3 4统称图像的空间变换》（2）模型构建与参数估计：○:1建立统计模型○2将数据应用于统计模型○3进行参数统计得到单个被试的结果，多个被试的组分析数据预处理 SPM是一款以MATLAB为平台的软件，所以使用SPM前一定要安装MATLAB。打开MATLAB软件，界面如下：

心脏磁共振技术

简单的定期体检不能早期发现疾病高危事件，因此能够“预测癌症、预知中风、预知猝死”的深度体检就显得格外意义重大。深度体检可更早发现原位病灶；通过健康问卷，器官功能检查和遗传基因检测，全面收集对象的健康信息，精确预测未来身体情况。心源性猝死，冠状动脉造影(CTA)是目前直接观察冠状动脉形态的方法。心源性猝死，冠状动脉造影(CTA)是目前直接观察冠状动脉形态的方法。磁共振能够显示身体哪些部位的病变？磁共振是一种功能强大的医学影像技术，特别是在软组织检查上具有优良的组织对比度和空间分辨力，它可以多角度多序列多参数成像，除肺、胃肠道显示欠佳外，可以检查全身任何部位。心血管磁共振检查有何优势？磁共振良好的时间和空间分辨率是其具备同时显示心脏结构和功能的能力，加之其不存在辐射损害，故这种集形态、功能及细胞生物学检查为一体的无创性检查已经发展为心脏病诊断和鉴别诊断的理想方法，被认为是判断心脏和功能结构的“金标准”。心肌活性及灌注成像是心脏磁共振独有的优势，其影像分辨率远高于核素显像。目前，磁共振的诸多特点越来越广泛的被临床应用。磁共振检查能够显示哪些心脏疾病？

1）心肌病变，包括各型原发性心肌病，急、慢性心肌梗塞及其主要并发症室壁瘤、附壁血栓等，高血压性心脏病，肺动脉高压或肺动脉瓣病变等所致的心室肌肥厚及慢性肺源性心脏病等。 2）心脏肿瘤，包括心腔内、心壁内肿瘤及其与心包、纵膈肿瘤的区别。 3）各种先天性心脏病，特别是复杂畸形。 4）心脏瓣膜病。 5）各种大血管疾患，包括各种动脉瘤、主动脉夹层、马凡氏综合症、大动脉炎、主动脉缩窄及褶曲畸形和阻塞，以及各种大血管先天畸形和变异。 4）心包疾患，包括心包积液、缩窄性心包炎以及心包内占位性病变。 24、磁共振与超声检查心血管疾病，哪个更好？ 1）磁共振影像对比度及分辨率远高于超声心动图，更利于心肌及瓣膜微小病变的显示。 2）磁共振大视野、多方位成像，避免了超声检查时易受肋骨、肺组织的干扰而影响观察的可能。 3）磁共振影像易于保存，可重复观测，受操作者主观影响较小。 4）磁共振排除超声测量时的几何学假设方法，而是依据欣卜森原理对左右心室进行全覆盖标记测量，是目前左右心

磁共振的原理

磁共振的原理固体在恒定磁场和高频交变电磁场的共同作用下，在某一频率附近产生对高频电磁场的共振吸收现象。在恒定外磁场作用下固体发生磁化，固体中的元磁矩均要绕外磁场进动。由于存在阻尼，这种进动很快衰减掉。但若在垂直于外磁场的方向上加一高频电磁场，当其频率与进动频率一致时，就会从交变电磁场中吸收能量以维持其进动，固体对入射的高频电磁场能量在上述频率处产生一个共振吸收峰。若产生磁共振的磁矩是顺磁体中的原子（或离子）磁矩，则称为顺磁共振；若磁矩是原子核的自旋磁矩，则称为核磁共振。若磁矩为铁磁体中的电子自旋磁矩，则称为铁磁共振。核磁矩比电子磁矩约小3个数量级，故核磁共振的频率和灵敏度比顺磁共振低得多；同理，弱磁物质的磁共振灵敏度又比强磁物质低。从量子力学观点看，在外磁场作用下电子和原子核的磁矩是空间量子化的，相应地具有离散能级。当外加高频电磁场的能量子hv等于能级间距时，电子或原子核就从高频电磁场吸收能量，使之从低能级跃迁到高能级，从而在共振频率处形成吸收峰。利用顺磁共振可研究分子结构及晶体中缺陷的电子结构等。核磁共振谱不仅与物质的化学元素有关，而且还受原子周围的化学环境的影响，故核磁共振已成为研究固体结构、化学键和相变过程的重要手段。核磁共振成像技术与超声和X射线成像技术一样已普遍应用于医疗检查。铁磁共振是研究铁磁体中的动态过程和测量磁性参量的重要方法。磁共振基本原理

磁共振（回旋共振除外）其经典唯象描述是：原子、电子及核都具有角动量，其磁矩与相应的角动量之比称为磁旋比γ。磁矩M 在磁场B中受到转矩MBsinθ（θ为M与B间夹角）的作用。此转矩使磁矩绕磁场作进动运动，进动的角频率ω=γB，ωo称为拉莫尔频率。由于阻尼作用，这一进动运动会很快衰减掉，即M达到与B 平行，进动就停止。但是，若在磁场B的垂直方向再加一高频磁场b（ω）（角频率为ω），则b（ω）作用产生的转矩使M离开B，与阻尼的作用相反。如果高频磁场的角频率与磁矩进动的拉莫尔（角）频率相等ω =ωo，则b（ω）的作用最强，磁矩M的进动角（M与B角的夹角）也最大。这一现象即为磁共振。磁共振也可用量子力学描述：恒定磁场B使磁自旋系统的基态能级劈裂，劈裂的能级称为塞曼能级（见塞曼效应），当自旋量子数S=1/2时，其裂距墹E=gμBB，g 为朗德因子，为玻尔磁子，e和me为电子的电荷和质量。外加垂直于B的高频磁场b（ω）时，其光量子能量为啚ω。如果等于塞曼能级裂距，啚ω=gμBB=啚γB，即ω=γB（啚=h/2π，h为普朗克常数），则自旋系统将吸收这能量从低能级状态跃迁到高能级状态（激发态），这称为磁塞曼能级间的共振跃迁。量子描述的磁共振条件ω=γB，与唯象描述的结果相同医`学教育网搜集整理。

浅析医学图像后处理技术

浅析医学图像后处理技术学号：072404 姓名：叶晨曦指导教师：霍妍【摘要】：计算机技术的快速发展不但极大地改进了医学影像诊疗设备，而且也为其发展开辟了新地方向，如计算机在医学图像处理中的应用，采用多媒体及网络技术的医学影像工作站，实现数字传输为医生提供重要诊断及鉴别诊断信息，以及存储与通信系统。医学影像新技术的发展特点，主要体现在数字化、信息化、多功能化及宽频带化等方面的综合应用。医学影像的数字化处理，提高了工作效率和工作质量，使影像工作的应用得到质的飞跃。【Abstract】：The rapid development of computer technology has not only greatly improved the treatment of medical imaging equipment, but also opened up a new landmark for the development direction of the computer such as medical image processing, multimedia and network technology, medical imaging workstations, digital transmission for the doctor Provide important information on diagnosis and differential diagnosis, as well as storage and communications systems. Medical imaging features of the development of new technologies, mainly in digital, information-based, multi-functional and in areas such as broadband-integrated applications.The process of medical Imaging digital enhances the efficiency and quality of work, so that the application of the work of the images has been a qualitative leap. 【关键字】: 医学图像，后处理【Key Words】：Medical images, post-processing 1、引言随着数字化医院的建设，医院信息化的重要组成部分之一——医学影像信息处理系统（PACS）也进入了新的数字化、无胶片的时代。PACS的概念提出于20世纪80年代，由于数字化影像设备，如CT、MRI、DR的广泛使用和计算机技术、网络技术和数字图像处理技术的发展，使得PACS逐渐与其他系统互通信息，共同构成一个整体的医院信息系统。随着医学影像的数字化，医学影像在数量和大小上的增加越来越有必要使用计算机来存储处理及分析这些图像，对它进行必要的图像处理。计算机在医学图像处理中的应用除了成像方面的应用外，在对图像的管理上也有重要作用。总之，将计算机图像处理技术更好地应用医学成像已成为重要研究方向。当今影像医学新技术的发展特点，主要体现在数字化、多功能化、信息化、宽频带化等方面的综合应用。而数字化和信息化，因其可操作、可传输、直观、有效等特点，倍受因发现医务工作者的重视。 2、影像后处理的概念与意义。目前医学医学影像检查手段如CT、MRI、DSA、SPECT、PET和超声等产生的数字化图像，经计算机技术对其进行再加工并从定性到定量对图像进行分析的过程称为医学图像后处理技术。通过PACS处理，医生能快速的得到病人的医学影像信息。但由于检查设备成像、显示器的刷新率、场频及帧频等影响，以及人眼观察时的图像闪烁，都会给诊断带来不利。为了给病人提供更准确的诊断结果，PACS工作站采集DICOM图像信息后，经影像后处理，可以对图像进行处理和分析，再以DICOM文件格式在网络中传输的，为医生提供诊断信息。经过医学影像处理后的图像，增强了图像的显示力，使医生能更准确、更方便的作出诊断，满足病人需求。在现代图像处理中，计算机有专门的显示存储区域，显示器上所显示的内容都可以找到相应的显存区域与之对应起来，而具体的如何显示出图像、图形或文字等，是由专门的视频处理硬件来完成。而以胶片为传媒介质的原模式就没有这些优势。 3、影像后处理的主要功能（种类）。

心脏MRI新技术

作者单位:430030　华中科技大学同济医学院附属同济医院放射科作者简介:夏黎明(1961～),男,湖北人,副主任医师,主要从事胸部、神经系统影像诊断。?继续教育园地? 心脏MRI新技术夏黎明【中图分类号】R445.2,R814.3　【文献标识码】C　【文章编号】100020313(2001)0120064201 心脏因受心跳及呼吸运动的影响,其应用一直受到限制。随着MR硬件与软件的不断发展、开发,使得MR在心脏方面的应用越来越成熟和重要,尤其在显示心脏解剖和功能方面,越来越受到人们的重视,本文就这一方面的进展报道如下。显示心脏解剖结构的MR技术: 黑血技术(Black Blood T echniques) 1.双反转恢复快速自旋回波(D ouble2IR FSE)序列此序列是在心电触发后应用二个IR预饱和脉冲。第一个是无平面选择的,使机体所有的质子反转,包括血液。紧接着应用第二个IR脉冲,这一脉冲是有层面选择的,仅仅使成像层面的质子再反转,恢复到原来的状态,经过一定的时间,即反转恢复时间(TI),也就是当成像层面外的血液质子反转到零点时的时间。这时,反转到零的血液质子流入成像层面(流入效应Wash2in effect),成像层面内经过再反转的血液流出成像层面(流出效应Wash2out effect),最后使用一个标准的快速自旋回波(FSE)序列。其结果,流入到层面内的质子无横向磁化,因此无信号,呈黑色故称为“黑血”,而心肌、心包等组织有信号,此序列能很好显示心脏的解剖结构。 2.三反转恢复快速自旋回波(T riple2IR FSE)序列此序列是在D ouble2IR FSE序列的FSE采集前再加一个IR,其目的是抑制脂肪信号,类似如STIR对比。 3.黑血技术的临床应用 ①心肌病;②心肌梗塞;③右心室发育不良;④心脏肿瘤;⑤先心病;⑥主动脉瓣评估。了解心脏运动及功能的MR技术 1.白血技术(White Blood T echniques) 此技术是使用快速心脏电影(Fast Cine)技术,采用K2空间分段技术:数据共享重建,以及整个R2R间期内采集等,因此在较短的时间约12～16s完成数据采集,消除呼吸运动伪影,更好地显示心脏舒张末期运动,且不受心率影响。 2.白血技术的临床应用 ①观察心脏舒收功能;②评价心肌区域性运动;③计算射血分数;④计算心肌收缩增厚率;⑤评估瓣膜功能。 3.标记技术(T agging) 此项技术是在白血技术的基础上使用一系列的饱和脉冲使得心肌图像上出现分布均匀的黑色的线条或黑线条组成的小方格,通过心肌舒收时,心肌图像上的线条或小方格形态的变化,判断心肌的收缩功能,更适合观察心肌局部的异常运动情况。 4.标记技术的临床应用主要观察心肌局部的运动情况,如心肌梗塞、肥厚型心肌病、心肌肿瘤等。心肌灌注(My ocardial Perfusion) 此技术使用FG RE+EPI技术,又称为Fastcard Echo T rain(Fast Card ET),应用短TR G RE和短ET L,回波平面读出。EPI使用长ET L,因此,使得成像速度加快(每幅图像采集时间100ms),故可观察心肌灌注首次通过情况,并减少几何变形以及流动相关伪影。对于静止状态心肌灌注正常,而临床高度怀疑心肌缺血的病人可作负荷试验(Stress T est)来发现缺血的心肌。冠状动脉MRA技术 1.2D螺旋采集(S piral Acquisition) 此技术主要是以螺旋方式填K空间,加FG RE,因此采集时间短,可在14～18s内完成,目前只能2D采集。 2.3D导航脉冲(Navigator Pulses)序列此项技术主要是监控膈肌的运动,消除呼吸运动伪影,3D导航脉冲较2D时间短,约10～30min,一次扫描可显示整个冠状动脉,分辨率较高。 3.血管跟踪(Vessel T racking)技术此项技术是先进行实时扫描或Fastcard序列,明确冠状动脉在舒张末及收缩末期的位置,及不同心动周期的位置,然后采用Fastcard序列,进行冠状动脉扫描,扫描层面始终与冠状动脉一致,故减少采集时间,可在14～16s完成。目前只能作2D扫描。尽管作出了很大的努力,但是冠状动脉MR A还处于婴儿期,技术不够成熟,只能显示冠状动脉主干或较大的分支,且常常分段显示,因此它只能作为一种筛选方法。 (2000209229收稿) 46放射学实践2001年1月第16卷第1期　Radiol Practice,Jan2001,V ol16,N o.1